מעבר לנחושת: כיצד יהלום מוליכות תרמית גבוהה מאפשר קירור מוליכים למחצה מהיר ואמין יותר

נחושת טהורה שימשה כמצע לפיזור חום מוליכים למחצה במשך כמה עשורים, עם מוליכות תרמית של כ-400 W/m·K. בעידן הנוכחי שבו GPUs AI עולים על 1000W ולמודולי הספק SiC/GaN יש צפיפות שטף חום של מעל 1000 W/cm², הגבול הפיזי של הנחושת הושג: לא ניתן לפזר נקודות חמות במהירות, טמפרטורת צומת השבב עולה, מה שמביא להפחתת תדר, וירידה של 10 מעלות ברמת הטמפרטורה מובילה לעלייה של 50%. החבילה גם מתעקמת ומתנתקת עקב אי ההתאמה ב-CTE (16.7 ppm/מעלה) עם סיליקון (2.6)/SiC.
יהלום סינטטי מוליכות תרמית גבוהה(CVD polycrystalline 1500–2000 W/m·K, קריסטל יחיד IIa 2200–2400 W/m·K) הוא פי 5–5.5 מנחושת, עם CTE של 1–2 ppm/מעלה בלבד, משיג כמעט אפס אי התאמה תרמית עם השבב; הוא גם מבודד חשמלי, המאפשר הצמדה ישירה של מתלים חשופים, ויכול לעמוד ב-1200 מעלות ובצפיפות של 3.5 גרם/ס"מ³ (נחושת 9). גוף הקירור של יהלום CVD מפחית את טמפרטורת צומת ה-GPU ב-15-25 מעלות, ומשחרר 10-22% מעוצמת המחשוב; קומפוזיט נחושת-יהלום (Diamond/Cu, חלק של 40-60% נפח) משיג 600-1000 W/m·K, מאזן בין עלות ויכולת ייצור, והפך לכוח הייצור העיקרי של שרתי בינה מלאכותית וממירי SiC בדרגת-רכב.

החלטת רכש: לא מדובר ב"אם להחליף או לא", אלא "איך להגדיר".
ספינת הדגל HPC/RF GaN: גוף קירור יהלום CVD יחיד/רב-גביש אחד + מתכת Ti/Pt/Au, פיזור חום קרוב ל-צומת;
שרתי בינה מלאכותית מיינסטרים/הספק של-רכב: מצע מרוכב של Diamond/Cu, CTE מותאם כדי להתאים ל-SiC;
תאי ואקום ומנשאים: נחושת טונגסטן, נחושת מוליבדן לאריזה אלקטרונית, סגסוגת טיטניום למחזיקי פרוסות ורכיבי תנור ואקום.
המלכודות של רכש מבוזר ברורות למדי: מפעל מוליכים למחצה כוח רכש בנפרד יהלום CVD, מצע נחושת טונגסטן ומנשא TC4. לוחות הזמנים של הלידה של השלושה היו בהפרש של שבועיים. המטאליזציה על פני היהלום לא עמדה בסטנדרטים, וכתוצאה מכך חללים בהלחמת AuSn, וכל המנה נמחקה. מפעל אחר קנה IHS נחושת טהורה והוציא חומר מרוכב יהלומים במיקור חוץ. ההתנגדות התרמית של הממשק חרגה מהסטנדרט, והשבבים עדיין חוו הפחתת תדר.